Mekanisme tindakan hormon pituitari dan hipotalamus

Regulasi hormon bermula dengan proses sintesis dan rembesan hormon dalam kelenjar endokrin. Mereka saling berkaitan secara fungsional dan mewakili satu keseluruhan. Proses biosintesis hormon, dijalankan dalam sel khusus, berlaku secara spontan dan ditetapkan secara genetik. Kawalan genetik biosintesis kebanyakan hormon protein-peptida, khususnya hormon adenohypophysotropic, paling kerap dijalankan secara langsung dalam polisom hormon prekursor atau pada tahap pembentukan mRNA hormon itu sendiri, manakala biosintesis hormon hipotalamik dijalankan dengan membentuk mRNA enzim protein yang mengawal pelbagai peringkat sintesis hormon, berlakunya pembentukan hormon ekstraribosomal. Pembentukan struktur utama hormon protein-peptida adalah hasil terjemahan langsung urutan nukleotida mRNA yang sepadan yang disintesis dalam tapak aktif genom sel penghasil hormon. Struktur kebanyakan hormon protein atau prekursornya terbentuk dalam polisom mengikut skema umum biosintesis protein. Perlu diingatkan bahawa keupayaan untuk mensintesis dan menterjemah mRNA hormon ini atau prekursornya adalah khusus untuk radas nuklear dan polisom jenis sel tertentu. Oleh itu, STH disintesis dalam eosinofil kecil adenohypophysis, prolaktin - dalam eosinofilik besar, dan gonadotropin - dalam sel basofilik khas. Biosintesis TRH dan LH-RH dalam sel hipotalamus berlaku agak berbeza. Peptida ini terbentuk bukan dalam polisom pada matriks mRNA, tetapi di bahagian larut sitoplasma di bawah pengaruh sistem sintetase yang sepadan.

Terjemahan langsung bahan genetik dalam kes rembesan kebanyakan hormon polipeptida sering membawa kepada pembentukan prekursor aktif rendah - preprohormon polipeptida (prehormon). Biosintesis hormon polipeptida terdiri daripada dua peringkat berbeza: sintesis ribosom prekursor tidak aktif pada matriks mRNA dan pembentukan pasca translasi bagi hormon aktif. Peringkat pertama semestinya berlaku dalam sel-sel adenohipofisis, manakala peringkat kedua juga boleh berlaku di luarnya.

Pengaktifan pasca translasi prekursor hormon adalah mungkin dalam dua cara: dengan degradasi enzimatik pelbagai peringkat molekul prekursor molekul besar yang diterjemahkan dengan pengurangan saiz molekul hormon diaktifkan dan oleh persatuan bukan enzim subunit pro-hormon dengan peningkatan saiz molekul hormon diaktifkan.

Dalam kes pertama, pengaktifan pasca translasi adalah ciri AKTU, beta-lipotropin, dan dalam kedua - untuk hormon glikoprotein, khususnya gonadotropin dan TSH.

Pengaktifan berurutan hormon protein-peptida mempunyai makna biologi langsung. Pertama, ia mengehadkan kesan hormon di tapak pembentukan; kedua, ia menyediakan keadaan optimum untuk manifestasi kesan pengawalseliaan polifungsi dengan penggunaan minimum genetik dan bahan binaan, dan juga memudahkan pengangkutan selular hormon.

Rembesan hormon berlaku, sebagai peraturan, secara spontan, dan tidak berterusan dan seragam, tetapi secara impulsif, dalam bahagian diskret yang berasingan. Ini nampaknya disebabkan oleh sifat kitaran proses biosintesis, pemendapan intraselular dan pengangkutan hormon. Di bawah keadaan norma fisiologi, proses rembesan mesti menyediakan tahap asas hormon tertentu dalam cecair yang beredar. Proses ini, seperti biosintesis, berada di bawah kawalan faktor tertentu. Rembesan hormon pituitari terutamanya ditentukan oleh hormon pelepas yang sepadan dari hipotalamus dan tahap hormon yang beredar dalam darah. Pembentukan hormon pelepas hipotalamus sendiri bergantung pada pengaruh neurotransmitter sifat adrenergik atau kolinergik, serta kepekatan hormon kelenjar sasaran dalam darah.

Biosintesis dan rembesan berkait rapat. Sifat kimia hormon dan ciri mekanisme rembesannya menentukan tahap konjugasi proses ini. Oleh itu, penunjuk ini adalah maksimum dalam kes rembesan hormon steroid, yang meresap secara relatif bebas melalui membran sel. Magnitud konjugasi biosintesis dan rembesan hormon protein-peptida dan katekolamin adalah minimum. Hormon-hormon ini dibebaskan daripada butiran rembesan selular. Kedudukan pertengahan dalam penunjuk ini diduduki oleh hormon tiroid, yang dirembeskan dengan melepaskannya dari bentuk terikat protein.

Oleh itu, perlu ditekankan bahawa sintesis dan rembesan hormon kelenjar pituitari dan hipotalamus dijalankan pada tahap tertentu secara berasingan.

Unsur struktur dan fungsi utama proses rembesan hormon protein-peptida ialah butiran atau vesikel rembesan. Ini adalah pembentukan morfologi khas bentuk ovoid pelbagai saiz (100-600 nm), dikelilingi oleh membran lipoprotein nipis. Butiran rembesan sel penghasil hormon timbul daripada kompleks Golgi. Unsur-unsurnya mengelilingi prohormon atau hormon, secara beransur-ansur membentuk butiran yang melaksanakan beberapa fungsi yang saling berkaitan dalam sistem proses yang menyebabkan rembesan hormon. Mereka boleh menjadi tapak pengaktifan prohormon peptida. Fungsi kedua yang dilakukan oleh granul ialah penyimpanan hormon dalam sel sehingga saat tindakan rangsangan rembesan tertentu. Membran granul mengehadkan pelepasan hormon ke dalam sitoplasma dan melindungi hormon daripada tindakan enzim sitoplasma yang boleh menyahaktifkannya. Bahan dan ion khas yang terkandung di dalam butiran mempunyai kepentingan tertentu dalam mekanisme pemendapan. Ini termasuk protein, nukleotida, ion, tujuan utamanya adalah untuk membentuk kompleks bukan kovalen dengan hormon dan menghalang penembusannya melalui membran. Butiran rahsia mempunyai kualiti lain yang sangat penting - keupayaan untuk bergerak ke pinggir sel dan mengangkut hormon yang disimpan di dalamnya ke membran plasma. Pergerakan granul dilakukan di dalam sel dengan penyertaan organel sel - mikrofilamen (diameternya ialah 5 nm), dibina daripada protein aktin, dan mikrotube berongga (diameter 25 nm), yang terdiri daripada kompleks protein kontraktil tubulin dan dynein. Sekiranya perlu untuk menyekat proses rembesan, ubat-ubatan yang memusnahkan mikrofilamen atau mikrotiub memisahkan (cytochalasin B, colchicine, vinblastine) biasanya digunakan. Pengangkutan intraselular granul memerlukan kos tenaga dan kehadiran ion kalsium. Membran granul dan membran plasma, dengan penyertaan kalsium, bersentuhan antara satu sama lain, dan rahsia dilepaskan ke ruang ekstraselular melalui "liang" yang terbentuk dalam membran sel. Proses ini dipanggil eksositosis. Butiran yang dikosongkan mampu dalam beberapa kes untuk membina semula dan kembali ke sitoplasma.

Titik pencetus dalam proses rembesan hormon protein-peptida ialah peningkatan pembentukan AMP (cAMP) dan peningkatan kepekatan ion kalsium intraselular, yang menembusi membran plasma dan merangsang peralihan granul hormon ke membran sel. Proses yang diterangkan di atas dikawal selia secara intrasel dan ekstrasel. Sekiranya peraturan intraselular dan pengawalseliaan sendiri fungsi penghasil hormon kelenjar pituitari dan sel hipotalamus adalah terhad dengan ketara, maka mekanisme kawalan sistemik memastikan aktiviti berfungsi kelenjar pituitari dan hipotalamus selaras dengan keadaan fisiologi badan. Pelanggaran proses pengawalseliaan boleh membawa kepada patologi serius fungsi kelenjar dan, akibatnya, seluruh badan.

Pengaruh pengawalseliaan boleh dibahagikan kepada merangsang dan menghalang. Semua proses kawal selia adalah berdasarkan prinsip maklum balas. Tempat utama dalam pengawalan fungsi hormon kelenjar pituitari tergolong dalam struktur sistem saraf pusat, dan terutamanya kepada hipotalamus. Oleh itu, mekanisme fisiologi kawalan kelenjar pituitari boleh dibahagikan kepada saraf dan hormon.

Apabila mempertimbangkan proses pengawalan sintesis dan rembesan hormon pituitari, pertama sekali adalah perlu untuk menunjukkan hipotalamus dengan keupayaannya untuk mensintesis dan merembeskan neurohormon - hormon pelepas. Seperti yang ditunjukkan, pengawalseliaan hormon adenohypophyseal dijalankan dengan bantuan pelepasan hormon yang disintesis dalam nukleus tertentu hipotalamus. Unsur-unsur sel kecil struktur hipotalamik ini mempunyai laluan konduktor yang menghubungi saluran rangkaian kapilari utama, yang melaluinya hormon pelepas masuk, mencapai sel adenohipofisis.

Memandangkan hipotalamus sebagai pusat neuroendokrin, iaitu sebagai tempat transformasi impuls saraf menjadi isyarat hormon tertentu, pembawa yang melepaskan hormon, saintis mengkaji kemungkinan pengaruh pelbagai sistem mediator secara langsung pada proses sintesis dan rembesan hormon adenohipofisial. Menggunakan teknik metodologi yang lebih baik, penyelidik telah mengenal pasti, sebagai contoh, peranan dopamin dalam mengawal selia rembesan sejumlah hormon tropika adenohipofisis. Dalam kes ini, dopamin bertindak bukan sahaja sebagai neurotransmitter yang mengawal fungsi hipotalamus, tetapi juga sebagai hormon pelepas yang mengambil bahagian dalam peraturan fungsi adenohypophysis. Data yang sama telah diperolehi berkenaan dengan norepinephrine, mengambil bahagian dalam kawalan rembesan ACTH. Fakta kawalan dwi sintesis dan rembesan hormon adenohipofisiotropik kini telah ditubuhkan. Titik utama penggunaan pelbagai neurotransmitter dalam sistem pengawalseliaan hormon pelepas hipotalamus ialah struktur hipotalamus di mana ia disintesis. Pada masa ini, spektrum bahan aktif fisiologi yang terlibat dalam pengawalan neurohormon hipotalamus agak luas. Ini adalah neurotransmitter klasik sifat adrenergik dan kolinergik, sejumlah asid amino, bahan dengan kesan seperti morfin - endorfin dan enkephalin. Bahan-bahan ini adalah penghubung utama antara sistem saraf pusat dan sistem endokrin, yang akhirnya memastikan kesatuan mereka dalam badan. Aktiviti fungsi sel neuroendokrin hipotalamus boleh dikawal secara langsung oleh pelbagai bahagian otak menggunakan impuls saraf yang datang melalui pelbagai laluan aferen.

Baru-baru ini, satu lagi masalah telah timbul dalam neuroendokrinologi - kajian tentang peranan fungsi melepaskan hormon yang dilokalisasikan dalam struktur lain sistem saraf pusat, di luar hipotalamus dan tidak berkaitan secara langsung dengan peraturan hormon fungsi adenohypophyseal. Ia telah disahkan secara eksperimen bahawa mereka boleh dianggap sebagai neurotransmitter dan sebagai neuromodulator bagi beberapa proses sistemik.

Dalam hipotalamus, hormon pelepas disetempat di kawasan atau nukleus tertentu. Sebagai contoh, LH-RH disetempat di hipotalamus anterior dan mediobasal, TRH di hipotalamus tengah, dan CRH terutamanya di bahagian posteriornya. Ini tidak mengecualikan pengedaran meresap neurohormon dalam kelenjar.

Fungsi utama hormon adenohypophyseal adalah untuk mengaktifkan beberapa kelenjar endokrin periferal (korteks adrenal, kelenjar tiroid, gonad). Hormon tropik pituitari - ACTH, TSH, LH dan FSH, STH - menyebabkan tindak balas tertentu. Oleh itu, yang pertama menyebabkan percambahan (hipertrofi dan hiperplasia) zon fascicular korteks adrenal dan peningkatan sintesis glukokortikoid dalam selnya; yang kedua ialah pengawal selia utama morfogenesis alat folikel kelenjar tiroid, pelbagai peringkat sintesis dan rembesan hormon tiroid; LH adalah perangsang utama ovulasi dan pembentukan korpus luteum dalam ovari, pertumbuhan sel interstisial dalam testis, sintesis estrogen, progestin dan androgen gonad; FSH mempercepatkan pertumbuhan folikel ovari, menyedarkannya kepada tindakan LH, dan juga mengaktifkan spermatogenesis; STH, bertindak sebagai perangsang pada rembesan somatomedin oleh hati, menentukan pertumbuhan linear badan dan proses anabolik; LTH menggalakkan manifestasi tindakan gonadotropin.

Perlu juga diperhatikan bahawa hormon tropik pituitari, bertindak sebagai pengawal selia fungsi kelenjar endokrin periferi, selalunya mampu memberikan kesan langsung. Sebagai contoh, ACTH sebagai pengawal selia utama sintesis glukokortikoid menghasilkan beberapa kesan tambahan adrenal, khususnya lipolitik dan merangsang melanosit.

Hormon asal hipotalamus-pituitari, iaitu protein-peptida, hilang dari darah dengan cepat. Separuh hayat mereka tidak melebihi 20 minit dan dalam kebanyakan kes berlangsung 1-3 minit. Hormon protein-peptida cepat terkumpul di dalam hati, di mana ia mengalami degradasi intensif dan inaktivasi di bawah tindakan peptidase tertentu. Proses ini juga boleh diperhatikan dalam tisu lain, serta dalam darah. Metabolit hormon protein-peptida nampaknya dikumuhkan terutamanya dalam bentuk asid amino bebas, garamnya dan peptida kecil. Mereka dikumuhkan terutamanya dengan air kencing dan hempedu.

Hormon paling kerap mempunyai tropisme tindakan fisiologi yang agak ketara. Sebagai contoh, ACTH bertindak pada sel korteks adrenal, tisu adiposa, tisu saraf; gonadotropin - pada sel gonad, hipotalamus dan beberapa struktur lain, iaitu pada organ, tisu, sel sasaran. Hormon kelenjar pituitari dan hipotalamus mempunyai pelbagai tindakan fisiologi pada sel-sel yang berlainan jenis dan pada pelbagai tindak balas metabolik dalam sel yang sama. Struktur badan, mengikut tahap pergantungan fungsinya terhadap tindakan hormon tertentu, dibahagikan kepada bergantung kepada hormon dan sensitif hormon. Sekiranya yang pertama dikondisikan sepenuhnya oleh kehadiran hormon dalam proses pembezaan dan fungsi penuh, maka sel sensitif hormon jelas menunjukkan ciri fenotip mereka walaupun tanpa hormon yang sepadan, tahap manifestasi yang dimodulasi olehnya dalam julat yang berbeza dan ditentukan oleh kehadiran reseptor khas dalam sel.

Interaksi hormon dengan protein reseptor yang sepadan dikurangkan kepada pengikatan bukan kovalen, boleh balik molekul hormon dan reseptor, mengakibatkan pembentukan kompleks protein-ligan tertentu yang mampu memasukkan pelbagai kesan hormon dalam sel. Sekiranya protein reseptor tidak hadir di dalamnya, maka ia tahan terhadap tindakan kepekatan fisiologi hormon. Reseptor adalah wakil periferi yang diperlukan untuk fungsi endokrin yang sepadan, menentukan sensitiviti fisiologi awal sel yang bertindak balas terhadap hormon, iaitu kemungkinan dan intensiti penerimaan, pengaliran dan pelaksanaan sintesis hormon dalam sel.

Keberkesanan peraturan hormon metabolisme selular ditentukan oleh kedua-dua jumlah hormon aktif yang memasuki sel sasaran dan tahap reseptor di dalamnya.